Jaký je rozdíl mezi napájením a ovladačem pro LED diody: teorie a praxe, vše, co potřebujete vědět

Poznámka autora: „Síť má poměrně velké množství informací o výkonu LED produktů, ale když jsem připravoval materiál pro tento článek, našel jsem spoustu absurdních informací o webech od začátku výsledků vyhledávače. V tomto případě existuje buď úplná absence nebo nesprávné vnímání základních teoretických informací a konceptů. “

LED diody jsou nejúčinnější ze všech dosud běžných světelných zdrojů. Problémy také leží za účinností, například vysoký požadavek na stabilitu proudu, který je napájí, špatná tolerance složitých tepelných provozních podmínek (při zvýšených teplotách). Proto je úkolem řešení těchto problémů. Podívejme se, jak se liší koncepce napájení a ovladače. Začněme pojďme do teorie.

Proudový a napěťový zdroj

Napájení je obecný název části elektronického zařízení nebo jiného elektrického zařízení, které dodává a reguluje elektřinu k napájení tohoto zařízení. V samostatném případě může být umístěn uvnitř i vně zařízení.

Řidič - obecný název specializovaného zdroje, spínače nebo regulátoru výkonu pro konkrétní elektrická zařízení.

Existují dva hlavní typy zdrojů energie:

• Zdroj napětí.

• Aktuální zdroj.

Podívejme se na jejich rozdíly.

Zdroj napětí - jedná se o takový zdroj energie, jehož napětí se na výstupu nemění při změně výstupního proudu.

Pro ideální zdroj napětí je vnitřní odpor nulový a výstupní proud může být nekonečně velký. Ve skutečnosti je situace jiná.

Jakýkoli zdroj napětí má vnitřní odpor. V tomto ohledu se napětí může mírně lišit od jmenovitého napětí, když je připojeno silné zatížení (silné - nízký odpor, vysoký odběrový proud) a výstupní proud je určen jeho vnitřním zařízením.

U zdroje skutečného napětí je nouzovým provozním režimem zkratový režim. V tomto režimu se proud prudce zvyšuje, je omezen pouze vnitřním odporem zdroje energie. Pokud napájení nemá ochranu proti zkratu, dojde k jeho selhání

Aktuální zdroj - jedná se o zdroj energie, jehož proud zůstává nastaven bez ohledu na odpor připojené zátěže.

Protože účelem aktuálního zdroje je udržovat danou aktuální úroveň. Nouzový provozní režim je v klidovém stavu.

Pokud vysvětlete důvod jednoduchými slovy, situace je následující: řekněme, že jste připojili zátěž 1 Ohm s odporem 1 Ohm ke zdroji proudu, napětí na jeho výstupu bude nastaveno na 1 Volt. Výkon 1 W vynikne.

Pokud zvýšíte zátěžový odpor, řekněme až do 10 Ohmů, pak bude proud 1A a napětí bude již nastaveno na 10V. Bude tedy přiděleno 10W energie. A naopak, pokud snížíte odpor na 0,1 Ohmu, proud bude stále 1A a napětí bude 0,1V.

Volnoběh je stav, kdy není nic připojeno ke svorkám zdroje energie. Pak můžeme říci, že při volnoběhu je odpor zátěže velmi velký (nekonečný). Napětí se bude zvyšovat, dokud nebude proudit proud 1A. V praxi lze jako příklad takové situace uvést zapalovací cívku automobilu.

Napětí na elektrodách zapalovací svíčky se při otevření obvodu napájení primárního vinutí cívky zvyšuje, dokud její hodnota nedosáhne průrazného napětí jiskřiště,poté proud jiskrou protéká proud a energie nahromaděná v cívce je rozptýlena.

Zkrat pro zdroj proudu není nouzový provoz. V případě zkratu má odpor zátěže napájecího zdroje tendenci k nule, tj. je nekonečně malý. Poté bude napětí na výstupu zdroje proudu vhodné pro tok daného proudu a přidělený výkon je zanedbatelný.

Pojďme k cvičení

Pokud mluvíme o moderní nomenklatuře nebo názvech, které jsou obchodníkům, a ne technikům, dány ve větší míře zdrojům energie, pak napájení běžně nazývaný zdroj napětí.

Mezi ně patří:

• Nabíječka pro mobilní telefon (v nich je převod hodnot na požadovaný nabíjecí proud a napětí prováděn převodníky nainstalovanými na desce nabíjecího zařízení).

• Napájecí jednotka pro notebook.

• Napájecí zdroj pro LED pásek.

Ovladač je aktuální zdroj. Jeho hlavním využitím v každodenním životě je výživa jednotlivce LED a LED pole oba mají běžný vysoký výkon od 0,5 wattu.

LED napájení

Na začátku článku bylo uvedeno, že LED má velmi vysoké požadavky na energii. Faktem je, že LED je napájena proudem. To je kvůli proudově-napěťová charakteristika všech polovodičových diod. Podívejte se na ni.

Na obrázku I-V charakteristiky diod různých barev:

Tento tvar větve (v blízkosti paraboly) je způsoben vlastnostmi polovodičů a nečistot, které jsou do nich zaváděny, a také vlastnostmi pn křižovatky. Proud, když napětí přivedené na diodu je téměř menší než prahová hodnota, nezvyšuje se, nebo spíše, jeho růst je zanedbatelný. Když napětí na svorkách diody dosáhne prahové úrovně, proud začne přes diodu prudce stoupat.

Pokud proud přes odpor roste lineárně a závisí na jeho odporu a použitém napětí, pak nárůst proudu diodou tento zákon nedodržuje. A se zvýšením napětí o 1% se proud může zvýšit o 100% nebo více.

Navíc v kovech odpor roste s rostoucí teplotou a v polovodičích naopak odpor klesá a proud začíná růst.

Chcete-li zjistit důvody, proč musíte jít hlouběji do kurzu „Fyzické základy elektroniky“ a zjistit o typech nosičů nábojů, pásmových propastech a dalších zajímavých věcech, ale my to neuděláme, stručně jsme tyto problémy prozkoumali v článku o bipolárních tranzistorech.

V technických specifikacích je prahové napětí indikováno jako pokles napětí v předpětí, pro bílé LED diody obvykle okolo 3 voltů.

Na první pohled se může zdát, že dost ve fázi návrhu a výroby lampy je dost odpory omezující proud a nastavit stabilní napětí na výstupu napájecího zdroje a vše bude v pořádku. Dělají to na LED pásech, ale jsou napájeny ze stabilizovaných zdrojů energie a energie LED použitých v pásech je často * malá, desetiny nebo stotiny wattu.

* (pokud nemluvíme o páskách a pásech s 5730 LED diodami, další informace o typech LED diod SMD najdete v článku - Typy, vlastnosti a označení SMD LED)

Výkonné LED diody, které se doporučují napájet řidiči, jsou poměrně silně zahřívány. Například 1W LED se zahřívá na teplotu nad 50 stupňů během několika 5-15 sekund provozu bez radiátoru.

Pokud je taková LED napájena ovladačem se stabilním výstupním proudem, pak když je LED zahřívána, proud skrze ni se nezvýší, ale zůstane nezměněn a napětí na jeho svorkách se za tím mírně sníží.

A pokud z napájecího zdroje (zdroje napětí) po zahřátí vzroste proud, od kterého bude vytápění ještě silnější.

Je zde ještě jeden faktor - vlastnosti všech LED (stejně jako dalších prvků) jsou vždy odlišné.

Výběr řidiče: vlastnosti, připojení

Pro správný výběr ovladače se musíte seznámit s jeho technickými charakteristikami, hlavní jsou:

• Jmenovitý výstupní proud;

• Maximální výkon;

• Minimální výkon. Ne vždy je uvedeno. Faktem je, že některé ovladače se nespustí, pokud je k nim připojeno zatížení menší než určitá energie.

V obchodech často namísto energie označují:

• Jmenovitý výstupní proud;

• Rozsah výstupního napětí ve formě (min.) V ... (max.) V, například 3-15V.

• Počet připojených LED, v závislosti na rozsahu napětí, je zapsán jako (min) ... (max), například 1-3 LED.

Protože proud procházející všemi prvky je při sériovém zapojení stejný, jsou LED diody připojeny k ovladači sériově.

Současně je nežádoucí (spíše nemožné) připojit LED k ovladači, protože poklesy napětí na LED se mohou mírně lišit a jedna bude přetížena a druhá naopak bude pracovat v nižším nominálním režimu.

Nedoporučuje se připojit více LED diod, než je určeno konstrukcí ovladače. Skutečností je, že jakýkoli zdroj energie má určitou maximální přípustnou energii, kterou nelze překročit. A s každou LED připojenou ke stabilizovanému zdroji proudu se napětí na jeho výstupech zvýší asi o 3 V (pokud LED je bílá) a výkon se bude jako obvykle rovnat proudu k napětí.

Na základě toho jsme dospěli k závěru, že za účelem nákupu správného ovladače pro LED diody musíte určit proud, který LED spotřebovávají, a napětí, které na ně dopadá, a vybrat ovladač podle parametrů.

Tento ovladač například podporuje připojení až 12 vysoce výkonných LED na 1 W, se spotřebním proudem 0,4A.

Ten produkuje proud 1,5 A a napětí 20 až 39 V, což znamená, že se k němu můžete připojit například 1,5 A, 32–36 V LED s výkonem 50 W.

Závěr

Řidič je jedním z typů napájecích zdrojů navržených tak, aby poskytovaly diodám LED daný proud. V zásadě nezáleží na tom, co se tento zdroj energie nazývá. Napájecí zdroje se nazývají napájecí zdroje pro LED pásky 12 nebo 24 V, mohou produkovat jakýkoli proud pod maximem. Znáte-li správná jména, je nepravděpodobné, že při nákupu zboží v obchodech uděláte chybu, a nebudete je muset měnit.